DSP智能摄像机必须向检测识别报警型发展(一)

本文主要介绍DSP智能摄像机的工作原理,过去的提高图像质量型与现在需要的检测识别报警型DSP摄像机的智能化功能,检测识别报警型DSP摄像机在现代平安城市建设中的作用,以及DSP智能摄像机必须由提高图像质量型向检测识别报警型发展。

    随着现代科学技术的发展,视频监控系统也向智能化发展,而监控用的摄像机也必须智能化。DSP摄像机有普通型与智能型,以往的DSP智能摄像机主要是提高图像质量型。本文主要介绍DSP智能摄像机的工作原理,过去的提高图像质量型与现在需要的检测识别报警型DSP摄像机的智能化功能,检测识别报警型DSP摄像机在现代平安城市建设中的作用,以及DSP智能摄像机必须由提高图像质量型向检测识别报警型发展。

    DSP (Digital Signal Processing)即数字信号处理,它是利用数字计算机或专用数字信号处理设备,以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理,借以达到提取有用信息、便于应用的目的。

    由于有了DSP功能的芯片出现,所以近些年才出现了DSP的新型摄像机。这种摄像机的主要特点就是:在摄像机内部的电路采用了大规模数字信号处理集成电路(DSP LSI),并且由微处理器对系统的状态进行检测与控制,因此其稳定性、可靠性、一致性等都大大提高。DSP芯片是一种特殊的微处理器,就是根据数字信号处理理论的数学模型和算法,设计出专门的数字信号微处理器芯片。计算程序全部“硬化”,数字滤波器所需要的其他设备也全部集成、硬化,比如加法器、存储器、控制器、输入/输出接口,甚至其他类型的外部设备等。许多在模拟信号处理器中无法进行的工作,都可以在数字处理中进行,如二维数字滤波、数字动态图像检测、数字背景光补偿、肤色轮廓校正、细节补偿频率调节、准确的彩色矩阵、精确的γ校正、自动聚焦等。因此,有了DSP的摄像机,可大大提高图像的质量。

    此外,通过数字设定,可进行画面格式变换,还可均衡调节各参数值,把摄像机之间的差别缩减到最小。DSP彩色摄像机,还能方便地输出亮度信号与色度信号分离的视频信号(简称Y/C信号或S-Video信号)。

    DSP技术不仅使摄像机在性能上获得优势,而且缩小了体积,节省了零件及装配时间,从而降低了成本。目前一般的DSP运算速度为100MIPS,即每秒钟运算1亿条指令,现TI公司的DSP TM320C6X芯片的处理速度已高达2000MIPS以上,这正好是网络摄像机等视频产品所需要的。

    随着现代科学技术的发展,视频监控系统也向智能化发展,而监控用的摄像机也必须智能化。DSP摄像机有普通型与智能型两类:普通型能提高图像效果并降低成本,但不具备智能的特色;而智能型的按现在的要求则应分为提高图像质量型与检测识别预/报警型。本文主要介绍DSP智能型摄像机的工作原理,两种DSP智能摄像机的智能化功能,DSP智能型摄像机在现代平安城市建设中的作用等。

    一、DSP智能摄像机的工作原理

    DSP摄像机的工作原理中,亮度/色度处理、编码同步发生器及CCD驱动等部分电路均采用了数字信号处理技术,它们都由微处理器执行中心控制。虽然,由于AGC和γ校正电路是在A/D转换之前,仍为模拟处理,但它们的控制电压和补偿信号是根据数字部分检测决定的,因而仍然可以调节得很精确。

    亮度/色度处理部分,需要微处理器对数字信号的数据进行检测处理控制,以测量出信号峰值、平均值、差值等信息,并将这些测量结果经微处理器的运算处理,形成各种控制信号。如其中需要采用二维数字梳妆滤波(2-Dementional Digital Comb Filter)处理技术,用它可以减小亮度信号对色度信号的串扰,并最大限度地保留亮度信号高频成分,从而进一步改善图像质量。

    关于检测识别预/报警型的智能化功能,主要是通过智能化软件固化在DSP中。通过所监控的图像检测,如得到所需的信息就去进行识别处理判断,以驱动预/报警而阻止犯罪。

    二、提高图像质量型DSP摄像机的智能化功能

    该类DSP摄像机在提高图像效果的同时,而具有智能的特色。因为相对于模拟摄像机来说,数字信号处理摄像机能方便地使用一些改善图像质量的新技术。因为通过数字信号处理技术,可以获得许多模拟信号处理难以实现的效果。下面主要简介一下提高图像效果的智能型DSP彩色CCD摄像机中所采用的数字2H增强技术、数字拐点技术、智能数字背景光补偿、数字自动跟踪白平衡、数字动态展宽、自动聚焦、电子灵敏度增强、数字降噪及屏幕菜单显示等智能功能。

    1、数字2H增强技术

    采用数字2H增强技术,可以有效地增强视频信号的水平和垂直边缘,从而获得边缘分明的清晰图像。

    在采用了2H增强信号与视频信号合成后,就可使视频信号的边缘部分得到增强。

    2、数字拐点技术

    数字拐点技术可以有效地扩展视频信号的动态范围,这样在拍摄高亮度景物时,不致于使图像的高光部分被白色完全淹没。图3为数字拐点技术示意图。

    用模拟摄像机拍摄高亮度景物时,其图像的高光部分就被白色完全淹没。通过数字摄像机的数字拐点技术,可对图像高光部分进行压缩,从而使这部分的图像细节能够显现出来。

    3、智能数字背景光补偿(Intelligent Digital Back-light Compinsation)

    背景光补偿也即逆光补偿。在松下的一些CCD摄像机中,均采用了自适应型的智能数字背景光补偿技术。这种技术与常规的逆光补偿技术相比,这里采用了数字检测与数字运算技术,因而可获得很好的逆光补偿效果。 

    智能数字背景光补偿的原理是:将摄像机摄取的整幅画面平均分成48个(即8×6块)正方形的小处理区域(如台湾敏通公司的M88 DSP处理器就是这样),并对每一个小块的平均亮度进行检测,如果这些小块的平均亮度差别过大,则通过先进的算法缩小这些小块的亮度差,使过暗的景物能够较为清晰地重现,而又不致于使图像亮部区域出现过载。因此,采用这种智能化的数字检测技术,即使是很小的、薄的或是不在画面中心区域的景物,也能够清晰地在画面上呈现出来。

    4、数字自动跟踪白平衡(Digital Auto Tracing White Balance)

    数字自动跟踪白平衡技术能够自动跟踪画面上的白色,对系统进行白平衡调整,因而它能够明显改善彩色图像的重现效果。

    数字自动跟踪白平衡的原理与上述的智能背景光补偿技术类似,它也是将摄像机摄取的一整幅画面平均分成48个小块,并检测这些小块中是否有白色,即使画面上有很小的一块白色,摄像机也能够自动跟踪它,并以它作为基准对系统的白平衡进行调整(有关白平衡的定义及调整在本人编著的《电视监控技术》一书第二章中有详细说明),使重现的图像绚丽多彩。如松下等彩色摄像机,就采用了上述的数字自动跟踪白平衡的技术。

    5、数字动态展宽 (Digital Wide Dynamic Range)

    一般摄像机摄取宽动态范围的场景时,画面上可能会同时出现明亮区域及灰暗区域。如明亮区域显示合适时,灰暗区域则可能过于黑暗;反之,当灰暗区域显示合适时,明亮区域则可能亮得过载。数字动态展宽技术可有效缩小宽动态范围图像的亮暗差别,使两个区域的图像同时在监视器屏幕上清晰地显示出来。

    数字动态展宽技术的基本原理是,采用双速CCD图像传感器,能在同一时间内对摄取的场景分别进行长短不同时间的曝光,将此信号输入专用的图像处理集成电路中,通过变换、合成、校正等处理而输出扩展了40倍动态范围的清晰图像。如松下WV-CP460系列DSP摄像机中,采用了两组AGC电路及一些增强与降噪等处理技术,使摄像机的动态范围进一步地从第一代的40倍增加到80倍,即“超动态二代(Super Dynamic Ⅱ)”。

    有关数字动态展宽较详细的原理,可参阅本人编著的《电视监控技术》一书第二章第六节中的超高动态CCD摄像机。

    6、数字自动聚焦(Digital Self-regulation Focus)

    在快速球与设置在云台上的一体化摄像机中,一般都需要自动调焦系统。尤其在高速球中使用时,其自动聚焦的速度最好不超过1秒,当监控场景的距离相差太大而超过景深范围时,尤为需要。因此,快速地自动聚焦的软件算法的选择与光圈等的控制配合就非常重要。

    自动聚焦的方法很多,有测距法、聚焦检测法与图像处理法三类。目前一体化摄像机中大多采用图像处理法,需了解自动聚焦详情,可参阅本人编著的《电视监控技术》一书第一章第三节以及《安全与光电》论文集中“论各类自动调焦技术及其优劣”一文,这里就不叙述了。

    7、电子灵敏度增强(Electronic Sensitivity Up)及数字降噪(Digital Noise Reduction) 

    一般,普通摄像机的AGC打开时,虽可以提高其感光的灵敏度,但干扰噪声也相应放大,从而使监视器屏幕上显示的图像充满杂乱的噪点。而采用电子灵敏度增强及数字降噪技术,可使重现的图像清晰可辨。如松下的WV-CP610彩色摄像机中,在使用电子灵敏度增强及AGC技术提高其灵敏度的同时,还应用数字降噪技术降低其图像的噪点。它不仅可使摄像机的灵敏度提高32倍,还能提高重现的图像的质量。

    数字降噪方法不少,如由帧间积分平均器组成的数字式杂波降低器已有商品出售,其最大信噪比的改善可达15dB,其降噪原理在本人编著的《电视监控技术》一书第十一章中有详细叙述。

    8、屏幕菜单显示(On-Screen Display简称OSD)

    由于新型的DSP摄像机的功能不断增多,而这些

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    随着智能建筑的快速发展和人们安全防范观念的不断变化,如何建立一个高效完善的联网报警系统成为必须解决的问题。本文主要谈谈智能小区报警系统的建设方案,分别...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:191 次

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  • 夜视监控技术发展的探讨

    夜视监控技术发展的探讨

    安全系统的重要性永不会高估!据某安防权威杂志期刊预测: 随着未来5年经济的持续增长及人民生活水平的提高。 安全系统的重要性永不会高估!据某安防权威杂志期刊...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:108 次

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  • 治安卡口智能车管检测线监测系统新

    治安卡口智能车管检测线监测系统新

    随着我国城市化进程的加快和汽车普及率的不断提高,交警日常车辆管理技术手段的相对滞后与机动车数量的急剧增长的矛盾逐渐突显出来;同时作为各地车辆管理主体的...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:113 次

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  • 生物识别——安全领域的“诺亚方舟

    生物识别——安全领域的“诺亚方舟

    现今,生物识别已经逐渐在政府、企业和金融领域得到了广泛的应用,而对于这种区别于传统的身份鉴定方法的高科技手段,其技术的可行、市场前景的广阔已被众多国内...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:151 次

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  • 楼宇对讲系统的安装调试

    楼宇对讲系统的安装调试

    一、设备安装前的准备1、安装设备前需对系统所有线路进行全面检查,是否存在断线或短路现象;2、确认整个系统的线路无任何故障后,方可安装设备,接线的各接点必...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:64 次

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  • <strong>几种车辆防盗报警系统的应用</strong>

    几种车辆防盗报警系统的应用

    最常见的是车辆原装的锁具,如车门锁、车盖锁、点火开关锁。这些防盗锁的防范重点是防止使用发动机。针对有些车辆的锁芯可以被盗贼使用特制的“钥匙坯子”强行扭...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:194 次

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  • 智能楼宇综合布线系统(GDS)

    智能楼宇综合布线系统(GDS)

    目前,国内建筑的建设愈来愈朝着现代化和智能化的方向发展,而对于一座建筑,它是否能够成为一座智能化建筑,最终要取决于建筑物内是否有一套完整、高质量和符合...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:143 次

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  • 基于单片机与Lonworks的可视对讲系统设

    基于单片机与Lonworks的可视对讲系统设

    介绍了智能小区的门禁系统,即可视对讲系统的设计原理以及软、硬件的实现方式;提出了针对智能小区可视对讲系统的解决方案。使用单片机与Lonworks结合的可视对讲系...

    2019-12-26 来源:网络整理 浏览:112 次

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